(57)【要約】【課題】  太陽熱を吸収してそれ自身の温度を昇温する集熱体１と、加熱された温水ＨＷを一次貯水する貯湯室３と、貯湯室３内で加熱された温水ＨＷを抜き出す温水抜き出し部８と、抜き出した温水ＨＷに相当する量の水を補給する水補給部７とを備え、貯湯室３内で集熱体１からの熱伝達により水補給部７からの補給水ＣＷを加熱する太陽熱温水器を、単純な構造にし、太陽光を有効に吸収し、より効率的に温水を昇温するようにする。【解決手段】  貯湯室３内に集熱体１を配置すると共に、貯湯室３の太陽光入射側を、断熱空間１３を介して複数の硬質透明板体１２を積層して形成した透明断熱パネル１１で構成してある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を吸収してそれ自身の温度を昇温する集熱体と、加熱された温水を一次貯水する貯湯室と、前記貯湯室内で加熱された温水を抜き出す温水抜き出し部と、前記抜き出した温水に相当する量の水を補給する水補給部とを備え、前記貯湯室内で前記集熱体からの熱伝達により前記水補給部からの補給水を加熱する太陽熱温水器であって、
前記貯湯室内に前記集熱体を配置すると共に、前記貯湯室の太陽光入射側を、断熱空間を介して複数の硬質透明板体を積層して形成した透明断熱パネルで構成してある太陽熱温水器。
【請求項２】
前記複数の硬質透明板体の少なくとも一部に、複数のガラス板体を用いてある請求項１記載の太陽熱温水器。
【請求項３】
前記集熱体を、前記透明断熱パネルに対向する前記貯湯室の底部に配置してある請求項１又は２に記載の太陽熱温水器。
【請求項４】
前記集熱体の他に、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する吸熱体を、前記貯湯室内に配置してある請求項１又は２に記載の太陽熱温水器。
【請求項５】
前記貯湯室の一方側に、前記水補給部と前記温水抜き出し部とを共に配置し、前記集熱体を、前記透明断熱パネル側の受熱部と前記透明断熱パネルから離れた側の予熱部とに分割する区画壁部として前記貯湯室内に設けると共に、前記受熱部を前記温水抜き出し部に連通し、前記予熱部に前記水補給部を連通して、他方側で前記受熱部と前記予熱部とを連通してある請求項１又は２に記載の太陽熱温水器。
【請求項６】
前記集熱体の他に、太陽光を吸収して昇温する吸熱体を、前記受熱部内に配置してある請求項５記載の太陽熱温水器。
【請求項７】
前記吸熱体として、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する繊維状吸熱体を、前記貯湯室内に配置してある請求項４又は６に記載の太陽熱温水器。
【請求項８】
前記繊維状吸熱体として、活性炭繊維を配置してある請求項７記載の太陽熱温水器。
【請求項９】
前記集熱体に、前記透明断熱パネルの貯湯室側表面に接当するフィンを形成してある請求項３〜７の何れか１項に記載の太陽熱温水器。
【請求項１０】
前記透明断熱パネルの太陽光入射側の硬質透明板体の太陽光入射側表面を、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成してある請求項１〜９の何れか１項に記載の太陽熱温水器。
【請求項１１】
前記太陽光入射側の硬質透明板体の周縁部を薄肉にして、その硬質透明板体の太陽光入射側表面を、凸曲面に形成してある請求項１０記載の太陽熱温水器。
【請求項１２】
前記貯湯室側の硬質透明板体の貯湯室側表面を、前記貯湯室に向けて凸出する凸曲面に形成してある請求項１０又は１１に記載の太陽熱温水器。
【請求項１３】
前記貯湯室の前記透明断熱パネルに接する領域の、前記温水抜き出し部へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部に向けて小さくしてある請求項１〜１２の何れか１項に記載の太陽熱温水器。
【請求項１４】
前記貯湯室の前記透明断熱パネルに接する領域の、前記温水抜き出し部へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部に向けて大きくしてある請求項１〜１２の何れか１項に記載の太陽熱温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱により水を加熱する太陽熱温水器に関し、詳しくは、太陽熱を吸収してそれ自身の温度を昇温する集熱体と、加熱された温水を一次貯水する貯湯室と、前記貯湯室内で加熱された温水を抜き出す温水抜き出し部と、前記抜き出した温水に相当する量の水を補給する水補給部とを備え、前記貯湯室内で前記集熱体からの熱伝達により前記水補給部からの補給水を加熱する太陽熱温水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記従来の太陽熱温水器においては、例えば図１７に示すように、家屋の屋根の勾配に沿って斜めに載置される集熱部２２と、前記集熱部２２で加温された温水ＨＷを一次貯留する貯湯部２３とを連接して構成してある。前記集熱部２２は、金属製のほぼ密閉された容器で、上面には集熱材被覆１ａを施して集熱金属体１Ａを形成してある。この集熱部２２は、内部が区画壁部９で受熱部４と水補給部７とに上下に区画されており、下端部で両者連通し、上端部も共に前記貯湯部２３に開口している。前記区画壁部９は、前記貯湯部２３内で反り上がって配置され、前記受熱部４は、幾分上方に向けて開口している。前記貯湯部２３には、給湯管２４と共に給水管２８も接続されており、前記集熱部２２よりも高い位置に配置されている。前記給水管２８は、前記貯湯部２３の底部２３ａ付近に接続されている。前記給湯管２４は、抽湯管２５に接続されており、この抽湯管２５は可撓性で、先端側をフロート２６に懸垂索２７で吊されており、先端部が常に前記貯湯部２３の水面付近に位置するようにしてある。このように構成してあるから、給湯管２４から給湯される温水ＨＷは、常に水面付近から抽出されるから、密度差に基づく上下方向の温度差を活かして、最も高温の温水ＨＷを前記給湯管２４から給湯できるようにしてある。そして、前記給水管２８にはボールタップ弁２９を取り付けてあるから、前記貯湯部２３内の水面が低下すると、前記給水管２８から給水ＣＷを供給して、前記貯湯部２３内の水面を一定に維持できるようになっている。前記貯湯部２３は、貯留する温水ＨＷの温度低下を防ぐために、保温被覆材２１を介して金属製のケーシング２０で包囲してある。前記集熱部２２も、上面を除き、保温被覆材２１を介して金属製のケーシング２０を施し、上面には、前記集熱部２２の保護のための保護透明板材１８として、硬質ガラス板材を被せてある。
尚、この様な従来技術に関しては、当業者の間で広く知られているものであるが、特に、具体的な構成要素に関して詳しく言及した特許文献などは見あたらないので、先行技術文献は示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記図１７に示した従来構成の例においては、集熱部２２の太陽光入射側に、集熱部２２を構成する金属容器の一部として集熱金属体１Ａを設けてあり、前記集熱金属体１Ａが太陽光Ｂを受光し、太陽熱を吸収して昇温することで、間接的に温水ＨＷを加温するように構成してある。そのため、前記集熱部２２を保護する保護透明板材１８は施してあるものの、この保護透明板材１８と前記集熱金属体１Ａとの間には、空気層Ａが存在し、集熱体１である前記集熱金属体１Ａから外気に向けて放散する熱損失は防ぎようもない。つまり、前記保護透明板材１８と前記集熱金属体１Ａとの間の空気の外部への流出を阻止していなければ、前記保護透明板材１８と前記集熱金属体１Ａとの間の空気が熱を保有したまま外気中に散逸することを防止できず、また、この空気及び前記保護透明板材１８を通じての外気への熱伝導も防止できるものではなかった。この空気層Ａにおいては、下方から前記集熱金属体１Ａにより加熱され、上方では前記保護透明板材１８との接触により冷却されるから、その空気層Ａ内部の対流により下方から上方に熱が輸送される。従って、前記空気層Ａを通じての放熱は一層加速されるのである。また、前記集熱金属体１Ａが前記金属容器の一部に集熱材被覆１ａを施して形成したものであるから、前記金属容器を通じての周囲への熱伝導による放熱も無視できない。従って、前記金属容器が冷却されることは、前記貯湯部２３の保温被覆材２１による保温被覆で抑制できるものの、太陽熱温水器に到達した太陽光Ｂの輻射熱量を有効に温水ＨＷに吸収できるものではなかった。しかも、前記集熱金属体１Ａが外気により冷却されることを防止できるものではなかった。しかも、姿勢の制約がある上に、抽湯管２５を備える等の特殊な構造であり、構造も単純ではなかった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、単純な構造でありながら、太陽光を有効に吸収し、より効率的に温水を昇温する太陽熱温水器を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔本発明の特徴構成〕
請求項１に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、太陽熱を吸収してそれ自身の温度を昇温する集熱体と、加熱された温水を一次貯水する貯湯室と、前記貯湯室内で加熱された温水を抜き出す温水抜き出し部と、前記抜き出した温水に相当する量の水を補給する水補給部とを備え、前記貯湯室内で前記集熱体からの熱伝達により前記水補給部からの補給水を加熱する太陽熱温水器において、前記貯湯室内に前記集熱体を配置すると共に、前記貯湯室の太陽光入射側を、断熱空間を介して複数の硬質透明板体を積層して形成した透明断熱パネルで構成してある（第１特徴構成）点にある。これを図１に示す例により説明すると、貯湯室３内に前記集熱体１を配置すると共に、前記貯湯室３の太陽光入射側に、透明断熱パネル１１を、断熱空間１３としての真空層Ｖを介して複数の硬質透明板体１２として二枚のガラス板体１５を積層して形成した真空ガラスパネル１４で構成して配置してある。尚、図示の例では、前記集熱体１が平板であり、前記貯湯室３の底部３ａに配置され、且つ、フィン２を備えているが、前記集熱体１の位置並びに形状は任意である。要するに、前記集熱体１と前記硬質透明断熱パネル１１との間に温水ＨＷを収容する空間があればよい。
【０００６】
請求項２に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１特徴構成における複数の硬質透明板体の少なくとも一部に、複数のガラス板体を用いてある（第２特徴構成）点にある。これを図１に示す例により説明すると、透明断熱パネル１１を、複数の硬質透明板体１２として二枚のガラス板体１５を用い、それらの間に断熱空間１３である真空層Ｖを形成して構成してある。尚、図示の例においては、前記真空ガラスパネル１４の太陽光入射側に、封止材Ｓを介在させて保護透明板材１８を配置してあるが、この構成に関しては必須ではない。
【０００７】
請求項３に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１特徴構成又は第２特徴構成における集熱体を、透明断熱パネルに対向する貯湯室の底部に配置してある（第３特徴構成）点にある。これを図１に示す例により説明すると、太陽熱を吸収してそれ自身の温度を昇温する集熱体１を、温水ＨＷを一時貯留する貯湯室３の太陽光入射側に配意してある透明断熱パネル１１に対向する前記貯湯室３の底部３ａに配置してある。尚、図示の例では、前記集熱体１が平板であり、且つ、フィン２を備えているが、前記フィン２は必須ではない。
【０００８】
請求項４に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１特徴構成又は第２特徴構成における集熱体の他に、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する吸熱体を、貯湯室内に配置してある（第４特徴構成）点にある。これを図８に示す例により説明すると、太陽熱を吸収してそれ自身の温度を昇温する、貯湯室３内に配置された集熱体１の他に、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する吸熱体１０を、前記貯湯室３内に配置してある。
【０００９】
請求項５に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１特徴構成又は第２特徴構成における貯湯室の一方側に、水補給部と温水抜き出し部とを共に配置し、集熱体を、透明断熱パネル側の受熱部と前記透明断熱パネルから離れた側の予熱部とに分割する区画壁部として前記貯湯室内に設けると共に、前記受熱部を前記温水抜き出し部に連通し、前記予熱部に前記水補給部を連通して、他方側で前記受熱部と前記予熱部とを連通してある（第５特徴構成）点にある。これを図５に示す例により説明すると、貯湯室３の一方側に、水補給部７と温水抜き出し部８とを共に配置し、集熱体１を、前記貯湯室３の太陽光入射側に配置してある透明断熱パネル１１側の受熱部４と前記透明断熱パネル１１から離れた側の予熱部５とに分割する区画壁部９として前記貯湯室３内に設けると共に、前記受熱部４を前記温水抜き出し部８に連通し、前記予熱部５に前記水補給部７を連通して、他方側で前記受熱部４と前記予熱部５とを連通してある。尚、図示の例では、前記区画壁部９の両側にフィン２を備えているが、このフィン２は前記受熱部４側のみに形成してあってもよいが、前記フィン２の形成は必須ではない。
【００１０】
請求項６に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第５特徴構成における集熱体の他に、太陽光を吸収して昇温する吸熱体を、受熱部内に配置してある（第６特徴構成）点にある。これを図１５に示す例により説明すると、貯湯室３内に配置された集熱体１の他に、前記貯湯室３の前記集熱体１で区画された太陽光入射側の受熱部４内に、太陽光を吸収して昇温する吸熱体１０を配置してある。尚、図示の例においては、前記吸熱体１０を繊維状吸熱体１０Ａで形成してあるが、前記吸熱体１０は、粒状、棒状、管状等任意の形状のものを選択可能で、その吸熱体１０の周囲に温水ＨＷの流路空間が形成されておればよい。
【００１１】
請求項７に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第４特徴構成又は第６特徴構成における吸熱体として、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する繊維状吸熱体を、貯湯室内に配置してある（第７特徴構成）点にある。これを図８又は図１５に示す例により説明すると、貯湯室３内に配置される吸熱体１０として、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する繊維状吸熱体１０Ａを、前記貯湯室３内に配置してある。
【００１２】
請求項８に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第７特徴構成における繊維状吸熱体として、活性炭繊維を配置してある（第８特徴構成）点にある。これを図８又は図１５に示す例により説明すると、貯湯室３内に配置され、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する繊維状吸熱体１０Ａとして、活性炭繊維を配置してある。
【００１３】
請求項９に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第３〜第７の何れかの特徴構成における集熱体に、透明断熱パネルの貯湯室側表面に接当するフィンを形成してある（第９特徴構成）点にある。これを図３に示す例により説明すると、集熱体１に、貯湯室３の太陽光入射側に配置してある透明断熱パネル１１の温水側表面１１ａに接当するフィン２を形成してある。尚、図７に示すように、前記集熱体１に、前記貯湯室３の底部３ａに接当する裏側フィン２Ｂをも備えるようにしてあってもよい。
【００１４】
請求項１０に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１〜第９の何れかの特徴構成における透明断熱パネルの太陽光入射側の硬質透明板体の太陽光入射側表面を、前記太陽光入射側に向けて凸出する凸曲面に形成してある（第１０特徴構成）点にある。これを図１０に示す例により説明すると、透明断熱パネル１１の太陽光入射側の硬質透明板体１２の大気側表面１１ｂを、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成してある。尚、図示の例においては、前記硬質透明板体１２の周縁部を薄肉にしてあるが、この点に関しては任意であり、前記硬質透明板体１２が、均一の肉厚に形成されたものであってもよい。
【００１５】
請求項１１に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１０特徴構成における太陽光入射側の硬質透明板体の周縁部を薄肉にして、その硬質透明板体の太陽光入射側表面を、凸曲面に形成してある（第１１特徴構成）点にある。これを図１０に示す例により説明すると、貯湯室３に備える透明断熱パネル１１の太陽光入射側の硬質透明板体１２の周縁部を薄肉にして、その硬質透明板体１２の大気側表面１１ｂを、凸曲面に形成してある。尚、図示の例においては、前記太陽光入射側の硬質透明板体１２の貯湯室３側の面を凹面に形成し、前記透明断熱パネル１１の貯湯室３側の硬質透明板体１２も上記太陽光入射側の硬質透明板体１２と同様に形成してあるが、前記貯湯室３側の硬質透明板体１２の形状は任意であって、例えば平板に形成されたものであってもよい。さらに、前記太陽光入射側の硬質透明板体１２の貯湯室３側の面も平面に形成してあってもよい。
【００１６】
請求項１２に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１０特徴構成又は第１１特徴構成における貯湯室側の硬質透明板体の貯湯室側表面を、前記貯湯室に向けて凸出する凸曲面に形成してある（第１２特徴構成）点にある。これを図１２に示す例により説明すると、貯湯室３に備える透明断熱パネル１１における前記貯湯室３側の硬質透明板体１２の温水側表面１１ａを、前記貯湯室３に向けて凸出する凸曲面に形成してある。尚、図示の例においては、透明断熱パネル１１の太陽光入射側の硬質透明板体１２の大気側表面１１ｂを、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成してあるが、この太陽光入射側の硬質透明板体１２の形状は任意であって、例えば平板状に形成されたものであってもよい。
【００１７】
請求項１３に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１〜第１２の何れかの特徴構成における貯湯室の透明断熱パネルに接する領域の、温水抜き出し部へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部に向けて小さくしてある（第１３特徴構成）点にある。これを図１３に示す例により説明すると、貯湯室３の、前記貯湯室３内に配置した透明断熱パネル１１に接する領域の、前記貯湯室３内で昇温した温水ＨＷを抜き出す温水抜き出し部８へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部８に向けて小さくしてある。尚、図示の例においては、前記温水抜き出し部８に向けて透明断熱パネル１１に近接するように傾斜させた前記貯湯室３の底部３ａに集熱体１を配置してあるが、例えば図１６に示すように、太陽光入射側の受熱部４と、前記底部３ａ側の予熱部５とに、前記貯湯室３を区画する集熱体１からなる区画壁部９を、前記温水抜き出し部８に向けて透明断熱パネル１１に近接するように傾斜させて配置したものであってもよい。
【００１８】
請求項１４に係わる本発明の太陽熱温水器の特徴構成は、上記第１〜第１２の何れかの特徴構成における貯湯室の透明断熱パネルに接する領域の、温水抜き出し部へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部に向けて大きくしてある（第１４特徴構成）点にある。これを図１４に示す例により説明すると、貯湯室３の、前記貯湯室３内に配置した透明断熱パネル１１に接する領域の、前記貯湯室３内で昇温した温水ＨＷを抜き出す温水抜き出し部８へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部８に向けて大きくしてある。
【００１９】
尚、上記の本発明の課題を解決するための手段の特徴構成の説明において、図面を参照し、図面との対照を便利にするために符号を記したが、上記図面の参照及び符号の記入により本発明が参照図面他添付図面の構成に限定されるものではない。
【００２０】
〔特徴構成の作用及び効果〕
上記太陽熱温水器の第１特徴構成によれば、太陽熱温水器としての太陽光エネルギーの吸収効率を高めることができる。つまり、貯湯室内に集熱体を配置し、前記貯湯室の太陽光入射側を透明にしてあるから、太陽光は直接温水に入射し、水の吸収は長の光線を直接吸収するから、温水のエネルギー吸収効率を高めることができる。さらに、温水を透過した光線が前記集熱体に吸収されるから、前記集熱体は昇温し、熱伝導により温水を加温するようになる。しかも、透明断熱パネルの断熱空間により貯湯室からの大気中への熱伝導を阻止できるから、温水の保温性能を高められる。
【００２１】
上記太陽熱温水器の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成の作用効果を奏しながら、複層ガラスの空気層を真空にした断熱空間を備える真空ガラスパネルを透明断熱パネルとして用いて太陽熱温水器を構成できる。
【００２２】
上記太陽熱温水器の第３特徴構成によれば、上記第１特徴構成又は第２特徴構成の作用効果を奏する中で、太陽熱エネルギーの吸収効率を高めることができる。つまり、集熱体に至るまでの太陽光エネルギーを貯湯室内の温水に直接吸収させることができる。また、温水が熱吸収した後の透過太陽光を集熱体に吸収させることで集熱体を昇温させ、温水に熱伝達させるから、総合的な熱エネルギー吸収量量を増大できる。しかも、前記集熱体からの輻射熱を、温水が再度吸収できるから、熱吸収効率を高めることが可能になる。
【００２３】
上記太陽熱温水器の第４特徴構成によれば、上記第１特徴構成又は第２特徴構成の作用効果を奏する中で、太陽熱エネルギーの吸収効率を高めることができる。つまり、水よりも熱吸収能の高い吸熱体を温水中に配置することで、温水が吸収し得ない波長領域の太陽からの輻射熱を、前記吸熱体に吸収させる殊で、さらに温度上昇を図ることが可能になる。また、前記吸熱体をそれて通過する輻射熱は、集熱体に達してさらに吸収される。さらに、温水中に配置された吸熱体は、全周を温水と接することになるから、伝熱放出する熱は全て温水に吸収され、太陽熱温水器の集熱効率を一層向上できる。
【００２４】
上記太陽熱温水器の第５特徴構成によれば、上記第１特徴構成又は第２特徴構成における作用効果を奏する中で、太陽熱エネルギーの吸収効率を高めることができる。つまり、区画壁部によって温水の流路を区画することで、受熱部において温水に集中的に熱吸収させることができ、前記区画壁部の温度上昇により、予熱部においても給水を予熱できる。従って、集熱体で形成された区画壁部は、太陽からの輻射熱を吸収して自ら昇温し、表裏両方に伝達するから、貯湯室における熱吸収効率を高めることが可能になる。
【００２５】
上記太陽熱温水器の第６特徴構成によれば、上記第５特徴構成における作用効果における作用効果を奏する中で、太陽熱エネルギーの吸収効率を高めることができる。つまり、吸熱体及び集熱体で太陽からの輻射熱を吸収させて、受熱部での熱吸収効率を改善し、隔壁部背後の予熱部への熱輻射を抑制して、熱損失を低減できる。しかも、前記受熱部内で太陽及び集熱体からの熱輻射を前記吸熱体に吸収させることで、その吸熱体を昇温し、さらに給湯温度を上昇できるようになる。
【００２６】
上記太陽熱温水器の第７特徴構成によれば、上記第４特徴構成又は第６特徴構成における太陽熱エネルギーの吸収効率をさらに高めることができる。つまり、貯湯室に吸熱体として繊維状吸熱体を配置することで、吸熱体の温度上昇に関しては同様であっても、前記繊維状吸熱体は、前記貯湯室内で移動し難いものでありながら、比表面積が大きいから、輻射熱の吸収効率が高く、また、温水に対する伝熱面積も大きくなり、しかも、前記繊維状吸熱体は周囲を水に接しているから、伝熱放出する熱は全て水に吸収され、効率的に温水を加温することが可能になる。
【００２７】
上記太陽熱温水器の第８特徴構成によれば、上記第７特徴構成における作用効果に加えて、活性炭素繊維の吸着性能を利用して、温水の清浄化を図ることも可能になる。
【００２８】
上記太陽熱温水器の第９特徴構成によれば、上記第３〜第７の何れかの特徴構成にいて、夫々の作用効果を奏しながら、さらに温水の加熱効率を上昇し、しかも、組み立てを容易にする。つまり、フィンにより集熱体の伝熱面積増大し、前記集熱体から温水への熱伝達を改善できる。また、前記フィンにより、貯湯室内での温水の横方向の対流を抑制して前記フィンにより区画された区画内での対流を促進し、前記区画内の太陽光入射側に備える透明断熱パネル近傍の温度を高く維持できる。前記フィンを、前記透明断熱パネルと前記集熱体との間のスペーサとして機能させることができるから、前記集熱体及び前記透明断熱パネルの安定配置が可能になり、太陽熱温水器の組み立てが容易になる。
【００２９】
上記太陽熱温水器の第１０特徴構成によれば、上記第１〜第９の何れかの特徴構成における夫々の作用効果を奏する中で、太陽熱温水器の集光能率を高めることができるようになる。つまり、透明断熱パネルの太陽光入射側の硬質透明板体における太陽光入射側表面を凸曲面に形成することで、直射太陽光以外の散乱光線も集光でき、温水器の熱収集効率を向上できる。例えば、太陽光入射側の硬質透明板体の裏面を前記凸曲面の曲率以下の曲率の凹曲面に形成すれば、断熱空間の中央部の間隔が拡がるから、両側の硬質透明板体の面間が近接するおそれがなく、スペーサを省略することも可能になる。
【００３０】
上記太陽熱温水器の第１１特徴構成によれば、上記第１０特徴構成における集光能率を、さらに高めることができるようになる。つまり、太陽光入射側表面を、太陽光入射側に向けて凸出する凸曲面に形成してある前記太陽光入射側の硬質透明板体の周縁部を薄肉に形成することで、凸レンズに近い、或いは凸レンズの作用を奏するようになり、集光能率を向上できるようになる。しかも、前記太陽光入射側の硬質透明板体の中央部が厚肉に形成されるから、撓みに対する抵抗が高まり、スペーサの数を減少でき、或いはスペーサを省略できるようになる。
【００３１】
上記太陽熱温水器の第１２特徴構成によれば、上記第１０特徴構成又は第１１特徴構成における作用効果に加えて、太陽熱温水器の集熱効率をさらに高めることができるようになる。つまり、貯湯室側の硬質透明板体の貯湯室側表面を凸曲面に形成してあることで、前記貯湯室側の硬質透明板体を透過する太陽光を集光し、集熱体への集光量を増大することが可能になる。
【００３２】
上記太陽熱温水器の第１３特徴構成によれば、上記第１〜第１２の何れかの特徴構成における作用効果に加えて、少量ずつ抜き出す場合の温水の温度を高く維持できるようになる。つまり、温水の温度の高いものは上方の透明断熱パネル側に集まるから、例えば貯湯部の底部を次第に高くして温水抜き出し部側に向けて流路断面積を小さくしておき、前記透明断熱パネルの近傍から温水を抜き出すようにすれば、前記温水抜き出し部から前記温水の高温部分のみを抜き出すことができる、また、例えば前記温水抜き出し部側を高く配置しておけば、前記温水の高温部分が相対的に小容積の小断面積側に集まるから、少量宛温水を抜き出すときには、抜き出す温水の温度を高く維持できる。
【００３３】
上記太陽熱温水器の第１４特徴構成によれば、上記第１〜第１２の何れかの特徴構成における作用効果に加えて、集熱体から貯湯室内の温水への熱伝導を改善できるようになる。つまり、熱伝導は対数平均温度差に比例するから、出口側では前記集熱体から前記温水への熱流束が減少する。そこで、温水抜き出し部へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部に向けて大きくすることで、前記集熱体に対する温水の相対流速を低下させて、前記温水の前記集熱体に対する単位相対流動距離当たりの熱伝達量を増加することが可能になり、抜き出す温水の温度を高く維持することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係わる太陽熱温水器について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る太陽熱温水器の第一の実施の形態を代表する例を示す側面視縦断面図であり、図２はその要部拡大図であり、図３はその正面視縦断面図であり、図４はその分解斜視図である。図５は本発明に係る太陽熱温水器の第二の実施の形態を代表する例を示す側面視縦断面図であり、図６はその要部拡大図であり、図７はその正面視縦断面図である。図８は本発明に係る太陽熱温水器の第三の実施の形態を代表する例を示す側面視要部縦断面図であり、図９はその正面視縦断面図である。図１０は本発明に係る太陽熱温水器の第四の実施の形態を代表する例を示す側面視縦断面図であり、図１１はその正面視縦断面図である。図１２は本発明に係る太陽熱温水器の第五の実施の形態を代表する例を示す正面視縦断面図である。図１３は本発明に係る太陽熱温水器の第四の実施の形態を代表する例を示す側面視縦断面図である。図１４は本発明に係る太陽熱温水器の第七の実施の形態を代表する例を示す平面図である。尚、上記従来の技術に説明した要素と同一の要素乃至同様の機能を果たす要素については、先の図１７に付した符号と同一の、或いは関連する符号を付し、詳細の説明の一部を省略する。
【００３５】
［第一の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第一の例は、図１に示すように、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。図１乃至図４に示すように、この太陽熱温水器は、給水ＣＷを太陽熱で加熱する貯湯室３を、プラスチック容器で形成してあり、その太陽光入射側を解放して、その解放部を、二枚のガラス板体１５の間に断熱空間１３としての真空層Ｖを形成してある真空ガラスパネル１４で気密に覆って、前記真空ガラスパネル１４の太陽光入射側は硬質ガラス板材からなる保護透明板材１８を、封止材Ｓを介在させて気密に被せて押さえ板１９で止め付け、前記真空ガラスパネル１４の表側ガラス板体１５Ａと前記保護透明板材１８との間を外気と遮断してある。そして、前記プラスチック容器の周囲に保温被覆材２１を設けて、金属板で形成したケーシング２０を施してある。
【００３６】
前記二枚のガラス板体１５は、複数の硬質透明板体１２の一例であり、前記真空ガラスパネル１４は、透明断熱パネル１１の一例である。そして、前記貯湯室３の底部３ａに、太陽光Ｂを吸収して自ら昇温する集熱体１として、集熱材被覆１ａを施したセラミック板製のセラミック集熱板体１Ｂを配置してあり、前記セラミック集熱板体１Ｂからの熱伝達により前記貯湯室３内の温水ＨＷを加温するように構成してある。さらに、前記貯湯室３内で加熱された温水ＨＷを抜き出す温水抜き出し部８を、前記貯湯室３の一方側に設け、前記抜き出した温水ＨＷに相当する量の前記給水ＣＷを補給する水補給部７を、前記貯湯室３の他方側に設けてある。尚、この太陽熱温水器は、陸屋根の上の場合でも、傾斜架台を設けることなく、屋上に平置することもできる。つまり、従来必要とした集熱体１の傾斜を必要とはしないのである。これは、全体が貯湯室３を構成しているからである。尚、前記集熱セラミック板体１Ｂには、前記集熱材被覆１ａを施した太陽光入射側の面に、前記真空ガラスパネル１４を構成する裏側ガラス板体１５Ｂの温水側表面１１ａに接当するフィン２を形成してある。このフィン２により前記真空ガラスパネル１４の位置決めが容易になり、簡単に組み立てられるようになる（図４参照）。
【００３７】
前記真空ガラスパネル１４は、一方の前記表側ガラス板体１５Ａと他方の前記裏側ガラス板体１５Ｂとを積層し、両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの間に両者の対向面間にスペーサを介在させて前記両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの対向面間に間隔を保持しながら、周縁部１６に周辺シール部１７を設け、前記周縁部１６の気密を維持して、前記対向面間を減圧状態に維持してある。前記周辺シール部１７は、前記両対向面の周縁部に夫々金属メッキ層を連続して形成し、両金属メッキ層の間を金属ロウ材で封止し、且つ、両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂ同士を一体に止め付けたものである。
【００３８】
また、前記貯湯室３の一方側には、前記貯湯室３から均等に温水ＨＷを抜き出せるように、また、前記貯湯室３が前記フィン２により区画されていることもあり、前記貯湯室３の夫々の区画内に開口する複数の抜き出し口８ｂを設けて、前記貯湯室３からの温水ＨＷを、極力均等に前記温水抜き出し部８から円滑に抜き出せるようにしてあり、これらの抜き出し口８ｂを連通する横連通部８ａを設けて、前記各抜き出し口８ｂを前記温水抜き出し部８に連通させてある（図２参照）。また、前記貯湯室３の他方側には、前記貯湯室３に給水ＣＷを均等に供給できるように、また、上述のように前記貯湯室３が前記フィン２により区画されていることもあり、前記貯湯室３の夫々の区画内に開口する複数の供給口７ｂを設けて、前記水補給部７からの給水ＣＷが、極力均等に前記貯湯室３内に供給されるようにしてあり、これらの供給口７ｂを連通する横連通部７ａを設けて、前記各供給口７ｂを前記水補給部７に連通させてある（図４参照）。
【００３９】
以上の構成において、集熱体１を、従来の構成とは異なり、セラミック板材で形成したが、これは、従来のように、集熱体１の集熱材被覆１ａを施した面が温水に接しない構造ではなく、前記集熱材被覆１ａを施した面が温水ＨＷに対する伝熱面となる構成にできたからである。以上のように構成した結果、先ず貯湯室３の太陽光入射側を透明にし、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４を用いて大気側との気密を保持してあるから、前記真空ガラスパネル１４の真空層Ｖにより前記貯湯室３からの大気中への熱伝導を阻止できて、温水ＨＷの保温性能を高めることができる。また、前記貯湯室３の太陽光入射側を透明にしてあることで、前記太陽光Ｂが直接前記貯湯室３内に入射するから、温水ＨＷによる太陽光エネルギーの直接吸収ができる。しかも、集熱体１である集熱セラミック板体１Ｂが、前記貯湯室３の底部３ａに配置されているから、前記集熱セラミック板体１Ｂに至るまでの太陽光Ｂの輻射熱エネルギーを、前記貯湯室３内の温水ＨＷ全体で直接吸収できる。従って、前記貯湯室３内での太陽熱吸収効率を高めることができる。さらに、前記集熱セラミック板体１Ｂは、前記温水ＨＷの層で輻射熱の一部を吸収した後の透過光を吸収することで昇温し、前記温水ＨＷとの温度差に基づき前記温水ＨＷに熱伝達するから、前記温水ＨＷへの熱伝達量を増大できる。しかも、集熱体１から貯湯室３を形成する容器への熱伝達を必要としないから、前記貯湯室３は金属容器で形成する必要もなく、前記集熱体１を伝熱抵抗が高い材料で形成できる結果、昇温した集熱体１からの前記容器への伝熱、従って、前記容器から外部への放熱による熱損失を低減できる。尚、前記集熱セラミック板体１Ｂから再び温水ＨＷ中に輻射される熱エネルギーの一部は、再び前記温水ＨＷに吸収される。従って、集熱セラミック板体１Ｂからの輻射熱を温水ＨＷの層で再度吸収できて、前記貯湯室３内での熱吸収効率をさらに高めることができる。
【００４０】
尚、前記集熱セラミック板体１Ｂには、前記真空ガラスパネル１４の温水側表面１１ａに接当するフィン２を形成してあるから、そのフィン２により伝熱面積増大し、温水ＨＷへの熱伝達が改善できる。また、前記フィン２により前記貯湯室３内での横方向の対流を阻止するから、前記真空ガラスパネル１４近傍の温水ＨＷの温度を高く維持できる。さらに、前記フィン２を前記集熱セラミック板体１Ｂと前記真空ガラスパネル１４の温水側表面１１ａとの間の位置決め手段として機能させることで、集熱セラミック板体１Ｂ及び真空ガラスパネル１４を安定配置できるようになる。
【００４１】
［第二の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第二の例も、図１に示すしたと同様に、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。この太陽熱温水器は、図５乃至図７に示すように、給水ＣＷを太陽熱で加熱する貯湯室３を、プラスチック容器で形成してあり、その太陽光入射側を解放して、その解放部を、二枚のガラス板体１５の間に断熱空間１３としての真空層Ｖを形成してある真空ガラスパネル１４で気密に覆って、前記真空ガラスパネル１４の太陽光入射側は硬質ガラス板材からなる保護透明板材１８を、封止材Ｓを介在させて気密に被せ、前記真空ガラスパネル１４の表側ガラス板体１５Ａと前記保護透明板材１８との間を外気と遮断してある。前記二枚のガラス板体１５は、複数の硬質透明板体１２の一例であり、前記真空ガラスパネル１４は、透明断熱パネル１１の一例である。そして、前記貯湯室３の一方側に、前記貯湯室３内で加熱された温水ＨＷを抜き出す温水抜き出し部８と、前記抜き出した温水ＨＷに相当する量の前記給水ＣＷを補給する水補給部７とを共に配置し、前記真空ガラスパネル１４を透過して前記貯湯室３内に入射する太陽光Ｂを吸収して自ら昇温する集熱体１として、集熱材被覆１ａを施したセラミック板製の集熱セラミック板体１Ｂを、前記真空ガラスパネル１４側の受熱部４と前記真空ガラスパネル１４から離れた側の予熱部５とに分割する区画壁部９として、前記貯湯室３内に設けてある。記受熱部４には、前記温水抜き出し部８に連通し、前記予熱部５には、前記水補給部７を連通して、前記区画壁部９の他方側では、前記受熱部４と前記予熱部５とを連通する連通部６を形成してある。このように形成したプラスチック容器の周囲には保温被覆材２１を設けて、その周囲に金属板材からなるケーシング２０を施してある。
【００４２】
尚、この太陽熱温水器は、陸屋根の上の場合でも、傾斜架台を設けることなく、屋上に平置することもできる。つまり、従来必要とした集熱体１の傾斜を必要とはしないのである。これは、全体が貯湯室３を構成しているからである。さらに、前記集熱セラミック板体１Ｂにはフィン２を設けてあり、このフィン２は、前記集熱セラミック板体１Ｂの、前記受熱部４側の表面９ａには、前記真空ガラスパネル１４を構成する裏側ガラス板体１５Ｂの温水側表面１１ａに接当する表側フィン２Ａとして形成し、前記予熱部５側の裏面９ｂには、前記貯湯室３の底部３ａに接当する裏側フィン２Ｂとして形成してある。さらに、前記予熱部５には、前記貯湯室３の底部３ａに、上面に集熱材被覆１ａを施したセラミック板材からなる吸熱体１０を配置してある。このようにして、前記集熱セラミック板体１Ｂから前記予熱部５側に放射される輻射熱を、前記吸熱体１０で吸収し、その吸熱体１０の昇温によって、給水ＣＷをさらに予熱できるようにしてある。こうして、前記集熱セラミック板体１Ｂからの輻射熱も吸収するようにした構成により、前記貯湯室３の底部３ａ側からの熱損失を極力低減できるようにしてある。尚、前記予熱部５の底部３ａに配置してある吸熱体１０は省略可能である。
【００４３】
前記受熱部４の一方側には、前記貯湯室３から均等に温水ＨＷを抜き出せるように、また、前記貯湯室３が前記フィン２により区画されていることもあり、前記貯湯室３の夫々の区画内に開口する複数の抜き出し口８ｂを設けて、前記貯湯室３からの温水ＨＷを、極力均等に前記温水抜き出し部８から円滑に抜き出せるようにしてあり、これらの抜き出し口８ｂを連通する横連通部８ａを設けて、前記各抜き出し口８ｂを前記温水抜き出し部８に連通させてある。また、前記予熱部５の一方側にも、前記貯湯室３に給水ＣＷを均等に供給できるように、また、上述のように前記貯湯室３が前記フィン２により区画されていることもあり、前記貯湯室３の夫々の区画内に開口する複数の供給口７ｂを設けて、前記水補給部７からの給水ＣＷが、極力均等に前記貯湯室３内に供給されるようにしてあり、これらの供給口７ｂを連通する横連通部７ａを設けて、前記各供給口７ｂを前記水補給部７に連通させてある。また、前記連通部６は、前記区画壁部９を上下に貫通する流路として、前記集熱セラミック板体１Ｂの他端側に、前記温水ＨＷの流通方向と交差する方向に沿って、複数の開口を設けて構成してある（図６参照）。
【００４４】
以上の構成において、集熱体１を、従来の構成とは異なり、セラミック板材で形成したが、これは、集熱体１の集熱材被覆１ａを施した面が温水に接しない従来のような構造ではなく、前記集熱材被覆１ａを施した面が温水ＨＷに対する伝熱面となる構成にできたからである。以上のように構成した結果、上記第一の実施の形態と同様に、先ず貯湯室３の容器を伝わっての外部への放熱による熱損失を低減できる。さらに、前記貯湯室３を構成する受熱部４の太陽光入射側を透明にし、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４を用いて大気側との気密を保持してあるから、前記真空ガラスパネル１４の断熱空間１３である真空層Ｖにより前記受熱部４からの大気中への熱伝導を阻止できて、温水ＨＷの保温性能を高めることができる。また、前記受熱部４の太陽光入射側を透明にしてあることで、前記太陽光Ｂが直接前記受熱部４内に入射するから、その受熱部４内の温水ＨＷによる太陽光エネルギーの直接吸収ができる。しかも、集熱体１である集熱セラミック板体１Ｂが、前記貯湯室３の区画壁部９を形成しているから、前記受熱部４における前記区画壁部９に至るまでの太陽光Ｂの輻射熱エネルギーを、前記貯湯室３内の温水ＨＷ全体で直接吸収でき、前記太陽光Ｂを吸収して昇温する区画壁部９の放出する熱を、前記受熱部４内の温水ＨＷと、前記予熱部５内の給水ＣＷとで吸収できる。従って、前記貯湯室３内での太陽熱吸収効率をさらに高めることができる。さらに、前記区画壁部９を構成する集熱セラミック板体１Ｂは、前記温水ＨＷの層で輻射熱の一部を吸収した後の透過光を吸収することで昇温し、前記温水ＨＷとの温度差に基づき前記温水ＨＷに熱伝達するから、前記温水ＨＷへの熱伝達量を増大できる。しかも、集熱体１から貯湯室３を形成する容器への熱伝達を必要としないから、前記貯湯室３は金属容器で形成する必要もなく、前記集熱体１を伝熱抵抗が高い材料で形成できる結果、昇温した集熱体１からの前記容器への伝熱を抑制し、従って、前述のように、前記容器から外部への放熱による熱損失を低減できる。尚、前記区画壁部９から再び温水ＨＷ並びに給水ＣＷ中に輻射される熱エネルギーの一部は、再び前記温水ＨＷ及び給水ＣＷに吸収される。従って、区画壁部９からの輻射熱を温水ＨＷ及び給水ＣＷの層で再度吸収できて、前記貯湯室３内での熱吸収効率をさらに高めることができる。
【００４５】
［第三の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第三の例も、図１に示したように、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。この太陽熱温水器は、図８及び図９に示すように、基本的な構造は上記第一の実施の形態で、図１乃至図４に示したと同様である。そして、上記第一の実施形態に説明したと異なる特徴的な構成として、集熱体１の他に、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する吸熱体１０を、貯湯室３内に配置してある。前記吸熱体１０としては、太陽からの輻射熱を吸収して昇温する繊維状吸熱体１０Ａを、前記貯湯室３内に配置した集熱セラミック板体１Ｂの上に充填する。尚、上記第一の実施の形態と重複する他の点に関する詳細な説明は省略する。
【００４６】
こうした構成により、水よりも熱吸収能の高い繊維状吸熱体１０Ａで温水ＨＷの吸収し得ない太陽からの輻射熱を吸収することで、その繊維状吸熱体１０Ａ自身が前記温水ＨＷの温度以上に昇温し、前記温水ＨＷの温度をさらに上昇させることができる。また、前記吸熱体１０を繊維状吸熱体１０Ａとすることで、周囲を全て水に囲まれた状態で、前記温水ＨＷ中に配置することができるから、前記繊維状吸熱体１０Ａから伝熱放出する熱は全て水に伝達され、太陽熱温水器の集熱効率を向上できる。尚、前記繊維状吸熱体１０Ａとして、例えば活性炭繊維を配置しておけば、活性炭素繊維の吸着性能を利用して、温水の清浄化を図ることもできる。また、前記貯湯室３の底部３ａに集熱セラミック板体１Ｂを配置してあるから、前記繊維状吸熱体１０Ａから放射される輻射熱も、前記底部３ａ側では前記集熱セラミック板体１Ｂで吸収し、それ自身の昇温によって温水ＨＷに熱伝達することで、前記底部３ａ側から保温被覆材２１を経ての熱伝導を抑制し、底部側での熱損失を極力低減するようにしてある。
【００４７】
［第四の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第四の例も、図１に示したと同様に、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。この太陽熱温水器は、図１０及び図１１に示すように、貯湯室の基本的な構造は上記第一の実施の形態で、図１乃至図４に示したと同様である。そして、上記第一の実施形態に説明したと異なる特徴的な構成として、透明断熱パネル１１を構成する太陽光入射側の表側ガラス板体１５Ａの大気側表面１１ｂを、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成し、且つ、前記表側ガラス板体１５Ａの両横周縁部を薄肉にした周縁薄肉部１２ａを形成して、前記表側ガラス板体１５Ａを凸レンズ状に形成してある。さらに、前記透明断熱パネル１１を構成する貯湯室３側の裏側ガラス板体１５Ｂも、前記太陽光入射側に向けて凸曲させ、且つ、凸レンズ状に形成して、前記両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの間に断熱性流体を封入し、周縁部１６に周辺シール部１７を形成して、断熱空間１３の一例である断熱流体層Ｃを形成してある。これと共に、前記表側ガラス板体１５Ａの太陽光入射側を覆う保護透明板材１８も全体に前記太陽光入射側に凸出させてある。尚、上記第一の実施の形態と重複する他の点に関する詳細な説明は省略する。
【００４８】
以上のように構成した結果、上記第一の実施の形態と同様の効果をもたらすと共に、前記大気側表面１１ｂを凸曲面とすることで、太陽から直接入射する太陽光Ｂのみならず、周囲の反射光等の散乱光線も集光でき、温水器の熱収集効率を向上できる。さらに、前記表側ガラス板体１５Ａを凸レンズ状に形成することで、集光能率を向上できる。しかも、前記両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの間に断熱流体層Ｃを形成してあるから、その内圧によりガラス板体１５Ａ，１５Ｂが外圧により相互に近接することを防止できるから、スペーサを省略することも可能となる。前記両また、図示のように、表側ガラス板体１５Ａと裏側ガラス板体１５Ｂとの間の断熱流体層Ｃの中央部の間隔を拡げれば、アーチ形状乃至はドーム形状になるから、外圧に対して歪みにくく、スペーサを省略できるようになる。さらに、前記裏側ガラス板体１５Ｂの温水側表面１１ａが凹曲面に形成されていることから、集熱セラミック板体１Ｂ上の温水ＨＷが凸レンズ状となり、前記集熱セラミック板体１Ｂへの集光能力を高めるようになる。尚、この構成は、透明断熱パネル１１として、上記構成に代えて、前記表側ガラス板体１５Ａの大気側表面１１ａを凸曲させ、且つ、前記断熱空間１３を減圧して真空層Ｖを形成した真空ガラスパネルを用いればさらに断熱性能を高めることができる。
【００４９】
［第五の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第五の例も、図１に示したと同様に、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。この太陽熱温水器は、図１２に示すように、貯湯室の基本的な構造は上記第一の実施の形態で、図１乃至図４に示したと同様である。そして、上記第一の実施形態に説明したと異なる特徴的な構成として、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４を構成する太陽光入射側の表側ガラス板体１５Ａの大気側表面１１ｂを、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成し、且つ、前記表側ガラス板体１５Ａの両横周縁部を薄肉にした周縁薄肉部１２ａを形成して、前記表側ガラス板体１５Ａを凸レンズ状に形成し、前記表側ガラス板体１５Ａの太陽光入射側を覆う保護透明板材１８も全体に前記太陽光入射側に凸出させてあると共に、この実施の形態のさらなる特徴として、前記真空ガラスパネル１４を構成する貯湯室３側の裏側ガラス板体１５Ｂの温水側表面１１ａも、前記貯湯室３に向けて凸出する凸曲面に形成してあり、前記裏側ガラス板体１５Ｂの周縁部１６にも周縁薄肉部１２ａを形成し、且つ、その太陽光入射側を、前記貯湯室３側に向けて凹入させて、前記裏側ガラス板体１５Ｂも凸レンズ状に形成してあると共に、前記真空層Ｖの中央部の両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの間隔をさらに拡げてある。尚、上記第一の実施の形態と重複する他の点に関する詳細な説明は省略する。
【００５０】
以上のように構成した結果、上記第一の実施の形態と同様の効果をもたらすと共に、上記第四の実施の形態と同様に構成した部分の効果は、上述した効果を奏するが、前記温水側表面１１ａを凸曲させることで、前記真空ガラスパネル１４が外圧に対する強度を有するようになり、スペーサを省略することが可能になる。尚、この構成は、透明断熱パネル１１として、前記真空ガラスパネル１４に代えて、断熱空間１３に断熱性のガスを封入して断熱流体層を形成した複層パネルを用いても十分な効果を発揮するものである。
【００５１】
［第六の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第六の例も、図１に示したと同様に、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。この太陽熱温水器は、図１３に示すように、透明断熱パネル及び集熱体の配置並びに水補給部及び温水抜き出し部の基本的な構成は、上記第一の実施の形態で図１乃至図４を参照して説明したと同様である。そして、上記第一の実施形態に説明したと異なる特徴的な構成として、貯湯室３の透明断熱パネル１１に接する領域の、温水抜き出し部８へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部８に向けて小さくしてある。つまり、流路幅を変化させることなく、前記貯湯室３の深さを、水補給部７側から前記温水抜き出し部８側に向けて、次第に浅く形成してある。そして、集熱体１として、集熱セラミック板体１Ｂを、前記貯湯室３の傾斜させた底部３ａに配置してある。尚、上記第一の実施の形態と重複する他の点に関する詳細な説明は省略する。
【００５２】
以上のように構成した結果、上記第一の実施の形態と同様の効果をもたらすと共に、太陽熱温水器を、例えば前記温水抜き出し部８側を高く配置しておくことで、温度の高い湯が小断面積側に集まるから、受熱部４の前記温水抜き出し部８側には、温度の高い温水ＨＷが比重差により集まるから、少量宛湯を抜き出すときには、湯温を高く維持できるようになる。
【００５３】
［第七の実施の形態］
本発明に係る太陽熱温水器の第七の例も、図１に示したと同様に、屋根の勾配に合わせて傾斜して設置されることが可能なものである。この太陽熱温水器は、図１４に示すように、透明断熱パネル及び集熱体の配置並びに水補給部及び温水抜き出し部の基本的な構成は、上記第一の実施の形態で、図１乃至図４に示したと同様である。そして、上記第一の実施形態に説明したと異なる特徴的な構成として、貯湯室３の前記透明断熱パネル１１に接する領域の、温水抜き出し部８へ向かう流路断面積を、前記温水抜き出し部８に向けて大きくしてある。つまり、貯湯室３の深さを変化させることなく、前記貯湯室３の幅を、水補給部７側から前記温水抜き出し部８側に向けて、次第に広く形成してある。そして、集熱体１として、集熱セラミック板体１Ｂを、前記貯湯室３の底部３ａに配置してある。この集熱セラミック板体１Ｂに立設するフィン２も、その間隔を、前記水補給部７側から前記温水抜き出し部８側に向けて、次第に広く形成してある。尚、上記第一の実施の形態と重複する他の点に関する詳細な説明は省略する。
【００５４】
以上のように構成した結果、上記第一の実施の形態と同様の効果をもたらすと共に、前記集熱体１から前記貯湯室３内の温水ＨＷへの熱伝導を改善できる。つまり、熱伝導は高温側物体と低温側物体との間の対数平均温度差に比例するから、前記温水抜き出し部８側では前記高温側物体としての集熱体１と前記低温側物体としての温水ＨＷとの間の熱流束が減少する。そこで、前記貯湯室３内の温水ＨＷの流路断面積を温水抜き出し部８側に向けて次第に大きくすることで、前記集熱体１に対する前記貯湯室３内の前記温水ＨＷの相対流速を低下させ、前記温水ＨＷへの前記集熱体１からの熱伝達量を増加させることができる。
〔別実施形態〕
〈１〉  上記第一乃至第三の実施の形態及び第五乃至第七の実施の形態においては、透明断熱パネル１１を、複数の硬質透明板体１２として二枚のガラス板体１５を用いて、両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの間に断熱空間１３の一例である真空層Ｖを形成した真空ガラスパネル１４で構成した例について説明したが、前記硬質透明板体１２として、前記ガラス板体１５以外の、例えばプラスチック板材等の透明板体を用いてもよい。さらに、前記真空層Ｖに代えて、前記断熱空間１３に、断熱ガス、断熱液体等を封入して断熱流体層Ｃを形成してあってもよい。
〈２〉  上記第三の実施の形態においては、底部３ａに集熱体１を配置した貯湯室３内に、吸熱体１０として、繊維状吸熱体１０Ａを配置してある例について説明したが、前記吸熱体１０の形状は繊維状のものに限られるものではなく、球状、粒状、環状、短管状、棒状、線状等、各種の形状のものを配置可能である。温水ＨＷの流通空間を形成してあればよい。
〈３〉  上記第三の実施の形態においては、底部３ａに集熱体１を配置した貯湯室３内に、吸熱体１０として、繊維状吸熱体１０Ａを配置してある例について説明したが、例えば図１５に示すように、先に第二の実施の形態において、図５乃至図７を参照して説明したように、前記貯湯室３の一方側に、前記貯湯室３内で加熱された温水ＨＷを抜き出す温水抜き出し部８と、前記抜き出した温水ＨＷに相当する量の給水ＣＷを補給する水補給部７とを共に配置して前記貯湯室３を構成し、前記集熱体１を、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４側の受熱部４と前記真空ガラスパネル１４から離れた側の予熱部５とに分割する区画壁部９として前記貯湯室３内に設けて、前記吸熱体１０として繊維状吸熱体１０Ａを、前記受熱部４内に配置してあってもよい。前記集熱体１として機能する区画壁部９は、上記第二の実施形態と同様に、集熱セラミック板体１Ｂで形成し、その集熱セラミック板体１Ｂには、前記受熱部４側の表面９ａには、前記真空ガラスパネル１４を構成する裏側ガラス板体１５Ｂの温水側表面１１ａに接当する表側フィン２Ａとして形成し、前記予熱部５側の裏面９ｂには、前記貯湯室３の底部３ａに接当する裏側フィン２Ｂとして形成してあるフィン２を設ければよい（例えば図７参照）。尚、前記吸熱体１０は、上記繊維状吸熱体１０Ａに限らず、他の形状の吸熱体１０であってもよく、上記〈２〉にも説明したように、球状、粒状、環状、短管状、棒状、線状等、各種の形状のものであってもよい。このように構成すれば、上記第二の実施の形態と同様の作用効果を奏しながら、上記第三の実施の形態の作用効果も奏するようになり、前記受熱部４内で太陽及び前記集熱体１からの熱輻射を前記繊維状吸熱体１０Ａに吸収させることで、前記繊維状吸熱体１０Ａを昇温し、温水ＨＷの温度をさらに上昇できる。従って、前記繊維状吸熱体１０Ａで輻射熱を吸収させて、前記受熱部４での熱吸収効率を改善しながら、前記区画壁部９背後の前記予熱部５への熱輻射を給水ＣＷで吸収して、熱損失を低減できる。尚、前記繊維状吸熱体１０Ａとして、活性炭繊維を配置しておけば、活性炭素繊維の吸着性能を利用して、温水の清浄化を図ることも可能となる。
〈４〉  上記第四の実施の形態においては、図１０及び図１１を参照して、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４を構成する太陽光入射側の表側ガラス板体１５Ａの大気側表面１１ｂを、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成し、前記真空ガラスパネル１４の裏側ガラス板体１５Ｂも、前記太陽光入射側に向けて凸曲させて、断熱空間１３の一例である断熱流体層Ｃを形成し、熱伝導度の低い流体を封入して周縁部１６に周辺シール部１７を形成してある例について説明したが、前記断熱流体層Ｃに代えて真空層Ｖを形成すれば、前記両ガラス板体１５Ａ，１５Ｂの間を減圧して、周縁部１６に周辺シール部１７を形成してあれば、さらに断熱性が高くなる。また、前記断熱流体層に例えば水のような、熱伝導度の低い、しかも、屈折率の高い流体を充填すれば、日射のある昼間においては断熱体として機能すると同時に、その断熱流体層もレンズの作用を奏し、集光性能をさらに改善できる。
〈５〉  上記第四の実施の形態においては、図１０及び図１１を参照して、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４を構成する太陽光入射側の表側ガラス板体１５Ａの大気側表面１１ｂを、前記入射側に向けて凸出する凸曲面に形成し、且つ、前記表側ガラス板体１５Ａの両横周縁部を薄肉にした周縁薄肉部１２ａを形成し、前記表側ガラス板体１５Ａを凸レンズ状に形成してある例について説明したが、前記表側ガラス板体１５Ａを凸レンズ状にすることなく、厚さの変化の少ないガラス板体１５としてあってもよい。
〈６〉  上記第四の実施の形態においては、図１０及び図１１を参照して、透明断熱パネル１１の一例である真空ガラスパネル１４を構成する貯湯室３側の裏側ガラス板体１５Ｂを、前記太陽光入射側に向けて凸曲させてある例について説明したが、前記裏側ガラス板体１５Ｂは、前記太陽光入射側に凸曲させることなく平板ガラス板体で構成してあってもよい。
〈７〉  上記第五の実施の形態においては、図１３を参照して、真空ガラスパネル１４の裏側ガラス板体１５Ｂの温水側表面１１ａを貯湯室３に向けて凸出する凸曲面に形成してあり、前記裏側ガラス板体１５Ｂの周縁部１６にも周縁薄肉部１２ａを形成し、且つ、その太陽光入射側を、前記貯湯室３側に向けて凹入させて凸レンズ状に形成してある例について説明したが、前記裏側ガラス板体１５Ｂの太陽光入射側は平面であってもよく、また、前記太陽光入射側に向けて凸曲させてあってもよい。こうした構成により、前記裏側ガラス板体１５Ｂを強化できると同時に、集光性能を向上できる。従って、透明断熱パネル１１を透過する太陽光Ｂを、前記貯湯室３を形成する容器から外して、確実に集熱体１に集光できるようになる。
〈８〉  上記第四の実施の形態及び第五の実施の形態において、ガラス板体１５を、一方の面が凸曲する凸レンズ状に形成する例について説明したが、上記凸レンズ状の形状は、集光を目的とするものであるから焦点を結ぶものである必要はなく、球面、非球面であるを問わず、前記一方の面が円柱面、楕円柱面その他の蒲鉾レンズ状であってもよい。
〈９〉  上記第六の実施の形態においては、図１３を参照して、貯湯室３の透明断熱パネル１１に接する領域の、温水抜き出し部８へ向かう流路断面積を、前記貯湯室３の深さを、水補給部７側から前記温水抜き出し部８側に向けて、次第に浅く形成して、前記温水抜き出し部８に向けて小さくし、集熱セラミック板体１Ｂを、集熱体１として前記貯湯室３の傾斜させた底部３ａに配置してある例について説明したが、例えば図１６に示すように、上記第二の実施の形態と同様に、前記貯湯室３の一方側に、前記温水抜き出し部８と、水補給部７とを共に配置し、集熱体１として前記集熱セラミック板体１Ｂを、前記透明断熱パネル１１としての真空ガラスパネル１４側の受熱部４と前記真空ガラスパネル１４から離れた側の予熱部５とに分割する区画壁部９として設けて、前記区画壁部９と前記受熱部４側の前記真空ガラスパネル１４との間の間隔を、前記温水抜き出し部８側を狭くするように配置してあってもよい。この構成によっても、上記第六の実施の形態と同様の作用効果がもたらされる。尚、図１６に示した例においては、底部３ａを傾斜させずに、上面に集熱体被覆１ａを施したセラミック板材からなる区画壁部９を傾斜配置して、板状の吸熱体１０を上面に集熱体被覆１ａを施したセラミック板材からなる板状の吸熱体１０を、その底部３ａに配置して例を示したが、この吸熱体１０の作用効果は、上記第六の実施の形態における説明と同様であり、省略することも可能である。この点は、上記第六の実施の形態においても同様である。また、前記底部３ａを、前記区画壁部９と同様に傾斜させてあってもよい。尚、上記底部３ａに配置した吸熱体１０に代えて板状の集熱体１を配置し、前記区画壁部９を透明体で形成してあってもよい。このように構成すれば、予熱部５における給水ＣＷの昇温を促進できる。
〈１０〉上記第七の実施の形態においては、図１４を参照して、貯湯室３の幅を、温水抜き出し部８側に向けて広く形成してある例について説明したが、前記第六の実施の形態とは逆に、前記貯湯室３を、幅を変化させることなく、水補給部７側から前記温水抜き出し部８側に向けて次第に深くなるように形成してあってもよい。この構成であれば、前記貯湯室３の受光面積を広くでき、殊に、前記水補給部７側での受熱量をより高めることが可能になる。
〈１１〉上記第七の実施の形態においては、図１４を参照して、貯湯室３の幅を、温水抜き出し部８側に向けて広く形成し、集熱体１として、その貯湯室３の底部３ａに集熱セラミック板体１Ｂを配置し、その集熱セラミック板体１Ｂに、水補給部７側から前記温水抜き出し部８側に向けて、次第に間隔を広くしたフィン２を立設してある例について説明したが、上記第二の実施の形態と同様に、前記集熱体１を、前記貯湯室３を上下に分割する区画壁部９として形成してあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る太陽熱温水器の一例の側面視縦断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】図１に示した太陽熱温水器の正面視縦断面図
【図４】図１に示した太陽熱温水器の分解斜視図
【図５】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の側面視縦断面図
【図６】図５の要部拡大図
【図７】図５に示した太陽熱温水器の正面視縦断面図
【図８】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の側面視要部縦断面図
【図９】図８に示した太陽熱温水器の正面視縦断面図
【図１０】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の側面視縦断面図
【図１１】図１０に示した太陽熱温水器の正面視縦断面図
【図１２】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の正面視縦断面図
【図１３】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の側面視縦断面図
【図１４】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の平面図
【図１５】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の側面視要部縦断面図
【図１６】本発明に係る太陽熱温水器の他の例の側面視縦断面図
【図１７】従来の太陽熱温水器の一例の側面視縦断面図
【符号の説明】
【００５６】
１      集熱体
２      フィン
３      貯湯室
３ａ    貯湯室の底部
４      受熱部
５      予熱部
７      水補給部
８      温水抜き出し部
９      区画壁部
１０    吸熱体
１０Ａ  繊維状吸熱体
１１    透明断熱パネル
１１ａ  温水側表面
１１ｂ  大気側表面
１２    硬質透明板体
１３    断熱空間
１５    ガラス板体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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